專利名稱：豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，具體涉及一種豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)
電裝置。
背景技術(shù)：
目前，世界各國對能源的需求越來越大，尤其是在煤和石油等傳統(tǒng)資源的日益枯 竭以及傳統(tǒng)能源對大氣造成的污染日益嚴重的情況下，人們對清潔可再生能源的研究和利 用越來越迫切和廣泛。風(fēng)能作為一種清潔可再生資源已經(jīng)成為各國科學(xué)家研究的重要課 題。目前，風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)大多數(shù)采用的是橫軸式風(fēng)力發(fā)電機，即在水平軸上安裝三個槳葉， 該結(jié)構(gòu)較為簡單，投資相對較少，技術(shù)也較成熟，在微風(fēng)條件下(風(fēng)速大于3m/s)即可發(fā)電。 但此種發(fā)電機的裝機容量相對較小( 一般小于30kW)，而且體積大，大功率風(fēng)力發(fā)動機的槳 葉直徑在40m以上，在中風(fēng)條件下(風(fēng)速大于12m/s)就必須停止工作，因為槳葉在迎風(fēng)面 垂直旋轉(zhuǎn)的工況下會產(chǎn)生很大風(fēng)阻，對槳葉和基座都可能造成損害，因此，造成風(fēng)能利用效 率低下。近年來世界上對豎軸式的風(fēng)力發(fā)電機研究方興未艾，其基本原理是利用豎軸兩側(cè) 的阻力差推動豎軸旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)動機進行發(fā)電。根據(jù)上述原理形成有多種技術(shù)方案，但目前 這些方案尚不十分成熟，由于制造成本高、功率提升不大，此類豎軸式風(fēng)力發(fā)電機還難以普 及。要想對現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進行提高，必須在以下幾方面有所突破(l)增大扭矩，只有 增大風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的扭矩才能帶動更大功率的發(fā)電機組；(2)提高安全轉(zhuǎn)速，只有提高安 全轉(zhuǎn)速才能更有效的利用風(fēng)能，尤其是能量高的大風(fēng)；(3)提高功率體積比，使風(fēng)能利用范 圍更加廣泛，利于在全方位普及推廣。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)新穎、轉(zhuǎn) 速高、轉(zhuǎn)動力矩大的豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置。 本實用新型的技術(shù)方案是一種豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括發(fā)電 機，所述發(fā)電機通過變速器與豎直設(shè)置的主軸相連接，其特征在于在所述主軸的外圓上水 平設(shè)置有多個槳葉組件。 兩相鄰槳葉組件的水平夾角a為60° 。 所述槳葉組件包括水平設(shè)置在主軸外圓上的軸套，軸套內(nèi)轉(zhuǎn)動設(shè)置有槳葉轉(zhuǎn)軸， 所述槳葉轉(zhuǎn)軸的兩端各設(shè)置有一槳葉，所述兩槳葉的葉面相互垂直，在槳葉轉(zhuǎn)軸與軸套上 設(shè)置有轉(zhuǎn)軸限位機構(gòu)。 所述轉(zhuǎn)軸限位機構(gòu)包括徑向連接在槳葉轉(zhuǎn)軸上的一卡銷和設(shè)置在軸套內(nèi)壁上、寬 度為1/4軸套圓周的限位槽，所述卡銷沿限位槽的寬度方向擺動設(shè)置在限位槽內(nèi)。 所述軸套與槳葉轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有軸承。 所述槳葉轉(zhuǎn)軸的軸線位于槳葉中心線的一側(cè)。 所述槳葉的表面為曲面。[0011] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點 (1)本實用新型風(fēng)力發(fā)電機能夠根據(jù)風(fēng)向自動調(diào)整迎風(fēng)槳葉的葉面，順風(fēng)槳葉的 葉面受風(fēng)力作用自動下垂張開，逆風(fēng)槳葉的葉面受風(fēng)力作用自動水平收起，不論風(fēng)向如何 變化，始終保持同向旋轉(zhuǎn)力矩； (2)可將多組槳葉安裝在垂直軸上，使受風(fēng)面積加大，從而增大了主軸的旋轉(zhuǎn)力 矩，加快了轉(zhuǎn)速，加大了適用風(fēng)速的范圍，能夠帶動更大功率的發(fā)電機工作，由于槳葉為水 平旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)阻較小，因此可在大風(fēng)下高速旋轉(zhuǎn)工作； (3)由于主軸豎直安裝，因此發(fā)電機組可設(shè)在地面，從而降低了設(shè)備的重心和安裝 難度； (4)本實用新型可以制成小型化便于拆裝的家庭用風(fēng)力發(fā)電機，方便無電地區(qū)的 使用，甚至可以安裝在堅固的建筑物頂端，適合于多種工作環(huán)境。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1的B向視圖。 圖3為本實用新型槳葉組件的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為圖3的A-A剖視圖。 圖5為圖3的C-C剖視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。 如圖1和圖2所示，本實用新型包括發(fā)電機l，所述發(fā)電機1通過變速器2與豎直 設(shè)置的主軸6相連接，在主軸6的外圓上沿軸向、水平設(shè)置有多個槳葉組件；兩相鄰槳葉組 件的水平夾角a為60° 。 如圖3和圖4所示，每一槳葉組件包括水平設(shè)置在主軸6外圓上的一軸套4，軸套 4內(nèi)轉(zhuǎn)動設(shè)置有槳葉轉(zhuǎn)軸5，所述槳葉轉(zhuǎn)軸5的兩端各設(shè)置有一槳葉8，所述兩槳葉的葉面相 互垂直；在槳葉轉(zhuǎn)軸5與軸套4上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸限位機構(gòu)。 所述轉(zhuǎn)軸限位機構(gòu)包括徑向連接在槳葉轉(zhuǎn)軸5上的一卡銷7和設(shè)置在軸套4內(nèi)壁 上、寬度為1/4軸套4圓周的限位槽9，所述卡銷7沿限位槽9的寬度方向擺動設(shè)置在限位 槽9內(nèi)。 所述槳葉8的中心線位于槳葉轉(zhuǎn)軸5的軸線一側(cè)。 所述軸套4與槳葉轉(zhuǎn)軸5之間設(shè)置有軸承10。 如圖5所示，所述槳葉8的表面為弧形曲面。 本實用新型的工作時，由于每一槳葉組件上相對設(shè)置的兩槳葉8迎風(fēng)面積不同， 因此產(chǎn)生阻力差，形成主軸6的旋轉(zhuǎn)力矩，從而帶動發(fā)電機1轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生電能。在豎直設(shè)置 的主軸6上，以三個槳葉組件為一單元，通過軸套4水平連接在主軸6的外圓上，為加大受 風(fēng)面積，可將上述槳葉組件沿主軸6的軸向，自上而下安裝多個單元，相鄰兩槳葉組件的水 平夾角a為60° 。在槳葉8轉(zhuǎn)動工作時，為加大一側(cè)槳葉受風(fēng)的面積，減小另一側(cè)槳葉受 風(fēng)的阻力，本實用新型將位于同一槳葉組件上、相對設(shè)置的兩槳葉8的葉面相互垂直設(shè)置，
4當上述其中一個槳葉迎風(fēng)工作時，由于槳葉8的中心線與槳葉轉(zhuǎn)軸5的軸線不在同一直線 上，因此在風(fēng)力和重力的作用下，該槳葉就會發(fā)生轉(zhuǎn)動并下垂，圓弧形的槳葉表面使該槳葉 的受風(fēng)面積達到最大，而與該槳葉相對設(shè)置的另一槳葉的葉面則處于水平位置，即受風(fēng)面 積最小，即風(fēng)阻最小，從而提高了風(fēng)能利用的效率，增大了主軸6的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動力矩。設(shè)置 在槳葉轉(zhuǎn)軸5外圓上的卡銷7和設(shè)置在軸套4內(nèi)壁上的限位槽9對槳葉8的翻轉(zhuǎn)起到限位 作用，能夠確保槳葉8圍繞槳葉轉(zhuǎn)軸5進行90°的往復(fù)旋轉(zhuǎn)，使兩相對設(shè)置的槳葉8根據(jù)工 作中所處位置的不同，呈垂直狀態(tài)或水平狀態(tài)。隨著主軸6的轉(zhuǎn)動，兩相對設(shè)置的槳葉交替 完成順風(fēng)與逆風(fēng)位置的轉(zhuǎn)換和垂直狀態(tài)與水平狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，不論風(fēng)向如何變化，槳葉8的 位置與狀態(tài)始終進行著上述轉(zhuǎn)換，保持同向旋轉(zhuǎn)力矩。在微風(fēng)條件下工作時，槳葉8即使不 能完全垂直或水平，也會發(fā)生傾斜而形成迎風(fēng)角度，從而形成旋轉(zhuǎn)力矩。在大風(fēng)情況下，主 軸6轉(zhuǎn)速提高，但不會產(chǎn)生像橫軸風(fēng)機旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的風(fēng)阻，因而本實用新型主軸和槳葉 可以適應(yīng)更大的風(fēng)速范圍，從而提高風(fēng)能利用效率。
權(quán)利要求一種豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括發(fā)電機(1)，所述發(fā)電機(1)通過變速器(2)與豎直設(shè)置的主軸(6)相連接，其特征在于在所述主軸(6)的外圓上水平設(shè)置有多個槳葉組件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于兩相鄰槳葉組件的水平夾角a為60° 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述槳葉組件包括水平設(shè)置在主軸(6)外圓上的軸套(4)，軸套(4)內(nèi)轉(zhuǎn)動設(shè)置有槳葉轉(zhuǎn)軸(5)，所述槳葉轉(zhuǎn)軸(5)的兩端各設(shè)置有一槳葉(8)，所述兩槳葉的葉面相互垂直；在槳葉轉(zhuǎn)軸(5)與軸套(4)上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸限位機構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸限位機構(gòu)包括徑向連接在槳葉轉(zhuǎn)軸(5)上的一卡銷(7)和設(shè)置在軸套(4)內(nèi)壁上、寬度為1/4軸套(4)圓周的限位槽(9)，所述卡銷(7)沿限位槽(9)的寬度方向擺動設(shè)置在限位槽(9)內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述軸套(4)與槳葉轉(zhuǎn)軸(5)之間設(shè)置有軸承(10)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述槳葉轉(zhuǎn)軸(5)的軸線位于槳葉(8)中心線的一側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于所述槳葉(8)的表面為曲面。
專利摘要本實用新型公開了一種豎軸集成水平自變槳式風(fēng)力發(fā)電裝置，包括有發(fā)電機，所述發(fā)電機通過變速器與豎直設(shè)置的主軸相連接。在所述主軸的外圓上沿軸向水平設(shè)置有多個槳葉組件；槳葉組件包括水平設(shè)置在主軸外圓上的軸套，軸套內(nèi)轉(zhuǎn)動設(shè)置有槳葉轉(zhuǎn)軸，所述槳葉轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置有葉面相互垂直的槳葉；所述槳葉轉(zhuǎn)軸的外圓上徑向安裝一卡銷，軸套內(nèi)壁上設(shè)置有寬度為1/4軸套圓周的限位槽，所述卡銷沿限位槽的寬度方向擺動設(shè)置在限位槽內(nèi)。本實用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)新穎，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動力矩大，可帶動大功率發(fā)電機工作，由于槳葉為水平旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)阻較小，因此能夠在大風(fēng)中高速旋轉(zhuǎn)工作。
文檔編號F03D3/06GK201448188SQ20092003435
公開日2010年5月5日 申請日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者陳效剛 申請人:陳效剛